电力系统灾变防治基础理论论文

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1、电力系统灾变防治基础理论论文摘要：电力系统灾变的特点、灾变原因及灾变防治策略。关键词：电力系统灾变特点灾变原因防治策略一．电力系统灾变概况电力是国家的支柱能源和经济命脉。目前我国电网装机容量2.5亿千瓦，居世界第二位。随着三峡等大型电厂建成，必将出现超大规模的联合电力系统。我国计划在2010～2020年间建成安全可靠、满足电能传输和市场化运作的全国范围联合大电网。如何保证其安全、稳定和经济运行，是一个及其重大和迫切的研究课题。而自60年代以来，在世界范围内已发生了多起灾变性的重大电力系统事故，造成了巨大的经济损失和社会影响。如美国1965.11的东

2、北停电事故，停电2100千瓦，停电面积达20万平方公里；1977.7美国东北停电25h；1978.12法国停电75％.freelCollapsePreventionSystem，缩写为PSCPS）研究的目标1)准确地进行判断并给出正确的控制措施是对PSCPS的基本要求。电力系统扰动发生后，要求PSCPS能在尽可能短的时间内完成对系统的有效控制。在紧急情况下，只有准确的决策和快速的执行才能有助于电力系统状态或性能的改善，否则会加剧系统的崩溃。然而,.freelentaryExcitationControl）来提高系统阻尼1，并给出了辅助励磁控制通道的

3、具体传递函数为：式中，是辅助控制环节的输出；是转速偏差。由于转速的导数近似地与发电机有功功率成正比，故上式中的反馈量亦可换成，当然传递函数亦应作相应的改变。以上这种单参量（或）辅助控制环节，发明者将其称为PSS（PoStabilizer）。从那以后北美大多机组都装上了“PSS”，随后其他国家和我国也不同程度上引用这项技术。国际励磁控制界权威学者，加拿大温哥华B.C大学终身教授YuYaonan（余耀南），对PSS做过精细深的研究，发展了deMello等人的方法，提出了一套算法和设计方法，其成果载于他的ELECTRICPODYNAMICS（《电力系统动

4、态学》）这本名著中2。虽然不少学者就按单机系统模型设计的PSS在多机系统如何协调问题上想了不少办法，但仍然存在着如上述著作第3和第4章中所指出的问题：①尽管北美大多数电厂装有PSS，但LFO现象仍时有发生；②由于设计方法本质上是单机单参量的相位补偿法，其所适应的系统振荡频带相当狭窄。我国华南电力系统原打算采用“PSS”来提高系统小干扰的稳定性，但在计算中发现难以用一种不变的PSS参数来适应系统运行方式的变化。5.1.2线性最优化励磁控制（LOEC）为了对励磁控制技术作进一步改进，余耀南教授于1970年在IEEE期刊上发表了他在电力系统线性最优控制领

5、域的开篇文献3，随即在国际电工界掀起了线性最优励磁控制（LOEC，LinearOptimalExcitationControl）研究热潮。这种控制理论与技术和以往相比，主要有以下两点革新：第一，将单参量辅助反馈改进为多参数反馈（反馈量为电压，功率，转速和转子电压。）；第二，运用“线性、二次型、黎卡梯”，（LQR）这一成熟的控制方法，求得多个反馈量之间的最恰当的放大倍数匹配关系，因而实现“最优化控制”。70年代后期和80年代初，本文第一作者等在高景德教授、余耀南教授指导下，在LOEC的设计理论的系统化和工程实用化等方面做了大量的研究工作。这种以LQR

6、方法为理论基础的线性优化励磁控制装置从1986年第一台在碧口水电厂试验并成功投运后。在国内得到了推广与运用，该技术被成功地用于红石和刘家峡等水电厂（调节器由洪山电工所制造）。在国外，法国EDF比我国约晚5年，也独立的研制出线性多变量优化励磁控制器，称为“四通道控制”，解决了法国电力系统的低频振荡（LFO）问题。由于LOEC有如上所述的两点革新，故显著拓宽了所适用的振荡频带（亦即增强了对振荡频率变化的鲁棒性）；更加有效地抑制LFO，这一点不仅为动态模拟实验、数字仿真所反复证实，也被碧口水电厂和红石水电厂令人信服的现场试验结果所验证。1990年清华大学

7、进一步改进的线性优化控制——“零动态最优励磁控制”，在微机励磁调节器上得以实现。至此，我国已从理论和装置上占据线性化励磁控制技术的制高点。5.1.3近似线性化模型的局限性上述两种控制方式虽有种种差异。但它们本质上部是基于单机系统在一个特定的平衡点（即特定潮流）处近似线性化的数学模型设计的。虽然PSS模型是以传递函数G（S）表示的，LOEC是以线性定常系数微分方程组表示的。但我们知道，传递函数只是线性微分方程的拉氏变换形式而已。电力系统实际上是一个强非线性的系统，其中第i台发电机有以下模型：（1）式中，—皆为常数，和分别为转速和暂态电势；为转子电压，

8、是控制量。和是关于和的非线性函数，分别为：（2）式中，为发电机转子角；为常数。把非线性函数在某一特定状态下近似线性化后，代